<> = 물질들 = == 반도체 semiconductor == [[반도체,semiconductor]] == intrinsic semiconductor == [[고유반도체,intrinsic_semiconductor]] 영단어 뜻: intrinsic adj. 고유의 - kps 번역도 이거. - https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=intrinsic '''고유 반도체, 진성 반도체, 내인성 반도체''' (보이는 번역들) '''''순수 반도체'''라는 번역도 가능하지 않을지?'' 불순물(impurities, 즉 dopant)이 들어있지 않은 순수한 반도체. [[불순물,impurity]]이 없음. [[도핑,doping]]되지 않음. 전자농도와 양공농도가 같다는 특성이 있다. // via https://blog.naver.com/songsite123/222916920635 // from 김성호 물리전자공학 4.2 https://youtu.be/4ifVpRoLgG4 { 여기선 [[thermal_energy]](열에너지? 열적에너지?) $kT$ 에 의해 [[EHP]](electron-hole_pair)가 생성된다. 진성반도체 캐리어 농도(intrinsic carrier concentration) ... [[carrier_concentration]] 기호: $n_i$ $n_i=n_0=p_0$ 라는 성질이 있다. ...n0 p0 가 뭐였지 intrinsic semiconductor의 $E_F$ ([[페르미_에너지,Fermi_energy]] [[페르미_준위,Fermi_level]])는 $E_i$ 또는 $E_{Fi}$ 라 하는데 2:50 $n_0=N_c \exp \left( -\frac{E_c-E_F}{kT} \right)$ $p_0=N_v \exp \left( -\frac{E_F-E_v}{kT} \right)$ 인데, '''intrinsic semiconductor'''의 경우, .....// $E_f \leftarrow E_i$ 를 대입 $n_0=N_c \exp \left( -\frac{E_c-E_i}{kT} \right)=n_i$ $p_0=N_v \exp \left( -\frac{E_i-E_v}{kT} \right)=n_i$ 둘을 곱하면, $n_0p_0 = n_i^2 = N_c N_v \exp \left( -\frac{E_c - E_v}{kT} \right) = N_c N_v \exp \left( -\frac{E_g}{kT} \right)$ 그래서 $n_i$ 는, $n_i = \sqrt{ N_c N_v } \exp \left( -\frac{E_g}{2kT} \right) = 2\left( \frac{2\pi kT}{h^2} \right)^{3/2} \cdot \left(m_n^* m_p^*\right)^{3/4} \cdot \exp\left( - \frac{E_g}{2kT} \right)$ 식을 보면 결론은 $T$ 가 커지면 $n_i$ 가 커진다는 것이다. 그래서 [[온도,temperature]]가 높아지면 '''고유반도체의 캐리어농도'''가 높아진다는 것이 수식적으로 입증되었다. } Google:intrinsic+semiconductor == extrinsic semiconductor == [[비고유반도체,extrinsic_semiconductor]] // kps extrinsic semicondutor : "비고유 반도체, 비본질성 반도체" ... via https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=extrinsic '''비고유 반도체, 외인성 반도체, 불순물 반도체''' 순수하지 않고 [[도핑,doping]]이 된 반도체 WpKo:불순물_반도체 WpEn:Extrinsic_semiconductor Google:extrinsic+semiconductor ... WpEn:Semiconductor [[VG:반도체,semiconductor]] == dopant == 도펀트 ? doping_agent = dopant WpEn:Dopant rel. [[도핑,doping]] [[불순물,impurity]] == acceptor == acceptor = electron_acceptor ? = acceptor_atom ? 억셉터 전자받개? [[WpEn:Acceptor_(semiconductors)]] [[WpEn:Electron_acceptor]] <- 저 페이지에선 화학의 개념 설명. ko interwiki: WpKo:전자수용체 == donor == donor = electron_donor ? = donor_atom ? 전자주개? 전자를 준다는 뜻에서 donor라는 이름이 붙었다. P, As(15족 원소)는 최외각 전자가 5개라서 전자 1개를 내어 준다. Donor가 내어 놓은 전자는 [[자유전자,free_electron]]가 된다. 그리고 자기(donor) 자신은 움직이지 못하는 [[양이온,cation]]이 된다. [[WpEn:Donor_(semiconductors)]] [[WpEn:Electron_donor]] <- 저 페이지에선 화학의 개념 설명. ko interwiki: WpKo:전자공여체 Up: [[물질,material]] Sources: 김성호 물리전자 4.3 https://youtu.be/3F7GjMPuZco == 불순물 impurity == [[불순물,impurity]] = p-n junction = [[pn접합,p-n_junction]] { '''p-n junction''' 실리콘 결정에 반을 n형으로 나머지 반을 p형으로 [[도핑,doping]]했을 때, [[경계면,interface]]? n형 반도체에는 대부분이 전자, 정공은 거의 없다. p형 반도체에는 대부분이 정공, 전자는 거의 없다. 그래서 둘의 접합에는 carrier(정공 혹은 전자)의 농도차에 의해, 정공은 n형 영역으로 전자는 p형 영역으로 [[확산,diffusion]]이 일어난다. 접합 부근의 n형쪽에서 확산으로 전자를 잃은 5가 원소는 +로 대전된 양이온이 증가하고, 접합 부근의 p형쪽에서는 음이온의 숫자가 증가하게 된다. 이 음양이온이 형성된 접합 부근의 영역을 '''공핍층, 공간 전하 영역, 전기 이중층'''이라 한다. (실용전자회로) [[다이오드,diode]], [[트랜지스터,transistor]] 이해의 시발점. ---- (다이오드가 있고) 개방회로상태에선 외부 전류가 없으므로 접합을 가로지르는 정반대 방향의 두 전류 크기가 같다. $I_D = I_S$ 여기서 $I_S$ : 다수캐리어의 확산에 의한 확산전류 $I_D$ : 소수캐리어의 드리프트에 의한 드리프트전류 (Sedra) ---- 열적 평형상태 thermal_equilibrium 의 '''PN접합''' '''PN접합'''의 고유전위(built-in potential): [[공핍영역,depletion_region]]의 이온화된 원자들에 의해 만들어진 전위차([[전압,voltage]]). N형 영역과 P형 영역의 [[도핑,doping]] 농도에 관련되었는데 식으로 나타내면 $V_0=V_T \ln \left( \frac{N_A N_D}{n_i^2} \right)$ 여기서 $V_T =kT/q$ : [[열전압,thermal_voltage]] 또는 온도등가 전압 - 상온에서 $V_T\approx 26\,\text{mV}$ $N_A$ : P형 영역에 doping된 acceptor 불순물의 농도 $N_D$ : N형 영역에 doping된 donor 불순물의 농도 $n_i=1.5\times 10^{10}\,\text{cm}^{-3}$ : 진성반도체intrinsic_semiconductor 의 캐리어농도 carrier_concentration ? carrier_density ? 해석 * 불순물 농도가 커지면 '''고유전위'''가 커진다. * ... Source: 신경욱 http://kocw.net/home/cview.do?cid=c908683a6462eac7 2. 8m Up: [[곡면,surface]] [[반도체,semiconductor]] [[반도체공학,semiconductor_engineering]] } = depletion region/layer = 공간전하영역 = [[공핍영역,depletion_region]] = [[공핍층,depletion_layer]] { [[pn접합,p-n_junction]]면 근처의 * P형 쪽에는 음의 acceptor 원자가 존재하며 * N형 쪽에는 양의 donor 원자가 존재하는데 이 얇은 영역을 '''depletion region'''이라 한다. 여기에는 이온화된 acceptor/donor 원자들만 존재하며, 움직일 수 있는 캐리어([[운반자,carrier]])가 없다. Source: 신경욱 http://kocw.net/home/cview.do?cid=c908683a6462eac7 Up: [[반도체,semiconductor]] [[반도체공학,semiconductor_engineering]] [[region]] [[layer]] } = 전위장벽 ... 고유전위 ? potential wall? = 전위장벽 고유전위 와 syn? potential_wall ? ... voltage_wall ? 이게 있으면 [[운반자,carrier]]가 맘대로 이동하지 못하는데 - 즉 [[전류,current]]가 맘대로 흐르지 못하는 - 정확히rewrite = bias = [[바이어스,bias]] { 번역: 역바이어스 / 순바이어스 (Sedra 8e ko) [[pn접합,p-n_junction]]의 두 단자가 개방된 상태에서는 pn접합의 내부 [[전위장벽]]에 의해 [[운반자,carrier]]가 이동할 수 없어서 pn접합에 전류가 흐르지 않는다. 이 때 DC전압을 적절히 인가하여 pn접합에 흐르는 전류를 조절하는 것을 '''바이어스(bias)'''라 한다. 순방향(forward) 바이어스와 역방향(reverse) 바이어스가 있다. 순방향바이어스 forward_bias [[애노드,anode]] 전압이 [[캐소드,cathode]] 전압보다 높은 경우 → 내부 전위장벽을 낮춰 전류가 잘 흐르게 됨 역방향바이어스 reverse_bias [[캐소드,cathode]] 전압이 [[애노드,anode]] 전압보다 높은 경우 → 내부 전위장벽을 높여 전류가 흐르지 못하게 됨 Source: 신경욱 http://kocw.net/home/cview.do?cid=c908683a6462eac7 3. 0m } == forward_bias == p형 반도체에 + 전압을 n형 반도체에 − 전압을 n인가하는 것을 '''순방향 바이어스'''라 한다. '''순방향 바이어스'''는 [[pn접합,p-n_junction]] 부근의 [[공핍층]]에 형성된 [[전위장벽]]의 [[극성,polarity]]과 상반되게 인가되어 있으므로 전위장벽을 낮추는 기능을 한다. 순방향 바이어스에 의해 전위장벽이 낮아져 [[열평형,thermal_equilibrium]]상태가 깨어지면 [[캐리어,carrier]]의 [[확산,diffusion]]이 일어나 [[전류,electric_current]]가 흐르게 된다. 바이어스 전압이 높아지면 전위장벽은 낮아지므로 전류도 약간씩 증가하게 되며, 바이어스 전압이 전위장벽을 넘어서는 순간 전류는 급격히 증대한다. 이 때의 바이어스 전압은 Si: 0.6~0.7V, Ge: 0.1~0.3V 정도이다. 이 때 pn접합은 도통 상태가 되어 전류가 흐르며 이 때의 전류는 [[전자전류]]와 [[정공전류]]로 구성된다. 좀더 쉽게 설명하면 바이어스의 + 극성은 p형 영역의 정공을 밀어 n형 영역으로 이동하게 하며 n형 영역으로 주입된 정공은 바이어스의 −극에 강하게 끌려 이동하므로 p에서 n으로 [[정공전류]]가 흐른다. 마찬가지로 n형 영역의 전자는 [[바이어스,bias]]의 −극에 밀려 p형 영역으로 주입되며 p에 주입된 전자는 바이어스의 +전압에 강하게 이끌려 이동하므로 회로에는 [[전자전류]]가 흐르게 된다. (실용전자회로) ... Google:전자전류+정공전류 == reverse_bias == 전위장벽이 높아져서 [[애노드,anode]]에서 [[캐소드,cathode]]로 전류가 흐르지 못한다. 전자 정공 둘 다 전위장벽을 넘어 이동하지 못함. reverse_bias_breakdown = breakdown ? chk. ---- p에 − 극성, n에 + 극성의 전압을 인가하는 것을 '''역방향 바이어스'''라고 한다. 바이어스 전압이 공핍층의 전위장벽을 높이는 방향으로 인가되어 있으므로 캐리어의 이동은 열평형상태일때보다 더 어려워지므로 전류는 거의 흐르지 않는다. 역방향 바이어스에 대한 기본동작을 설명하면 다음과 같다. 전지의 − 단자는 pn접합에서 p영역의 정공을 바깥쪽으로 끌어 당기고 + 단자는 전자를 바깥쪽으로 끌어당긴다. −와 + 사이는 인력이 작용하므로 전자와 정공이 접합 부근에서 바깥으로 이동한 만큼 공핍층도 넓어진다. 공핍층은 장벽전위가 외부 바이어스 전압과 서로 같아질 때까지 넓어진다. 다이오드가 역방향으로 바이어스되었을 때 공핍층은 반대로 대전된 이온층 사이에 실제로 절연체와 같이 동작하므로 전류는 거의 흐르지 않게 된다. (실용전자회로 2.4.2) = 에너지띠 and 에너지띠그림 = [[에너지띠,energy_band]] [[에너지띠그림,energy_band_diagram]] MKLINK [[에너지,energy]] 전위장벽 potential_wall or voltage_wall ? Google:energy+band Google:energy+band+diagram Up: [[띠,band]] [[그림,diagram]] = 다이오드 diode = [[다이오드,diode]] { 다이오드의 I-V 관계 (characteristic ? graph ?) : pn junction 다이오드에 전압 $V_D$ 가 인가된 경우 $I_D=I_S\left( e^{V_D/V_T} - 1 \right)$ 여기서 $I_D$ : [[역방향포화전류]] $I_S$ : $V_D$ : 다이오드 양단에 걸리는 전압 $V_T$ : [[온도등가전압]] $V_D \gg V_T$ 인 경우 $I_D \simeq I_S e^{V_D/V_T}$ [[역방향포화전류]] $I_D \approx -I_S$ https://i.imgur.com/BmN3ypi.png Source: 신경욱 http://kocw.net/home/cview.do?cid=c908683a6462eac7 3. 7m [[VG:다이오드,diode]] } = 온도등가전압 V,,T,, = 기호: $V_T$ 상온(300 K 정도)에서는 대략 26 mV 정도. Source: 신경욱 http://kocw.net/home/cview.do?cid=c908683a6462eac7 3. 7m [[전압,voltage]] [[온도,temperature]] = 전류 current = [[VG:전류,electric_current]] [[다이오드,diode]]의 I/V Characteristics에서, $I_D = I_S \left( \exp \frac{V_D}{V_T} - 1 \right)$ $I_D$ : diode current $V_D$ : diode voltage (Kung slide 2 p35) = 확산전류 diffusion current = [[VG:확산전류,diffusion_current]] == 역방향포화전류 reverse saturation current I,,D,, == 기호: $I_D$ $I_S$ 아님??? IS is called the “reverse saturation current” reverse saturation current reverse_saturation_current [[다이오드,diode]] [[전류,current]] [[포화,saturation]] ... Google:reverse_saturation_current = carrier ... 캐리어 or 운반자 = 둘중에 뭐로? TBD 다수캐리어 majority_carrier 소수캐리어 minority_carrier == 캐리어농도 carrier concentration == [[캐리어농도,carrier_concentration]] curr at [[VG:농도,concentration#s-6]] [[온도,temperature]]에 따른 변화가 크다. == 캐리어의 이동 carrier transport ? carrier motion ? == ① gradient of electrostatic potential energy -> 유동전류, 표동전류, 드리프트전류 ... [[drift_current]] ... VG:drift_current ② gradient of carrier concentration -> [[확산,diffusion]] - [[확산전류,diffusion_current]] = [[VG:확산전류,diffusion_current]] ③ gradient of temperature -> 열전류 thermoelectric current ... [[열전류,thermoelectric_current]] = 페르미 준위 Fermi level = [[페르미_준위,Fermi_level]] = 페르미 에너지 Fermi energy = [[페르미_에너지,Fermi_energy]] = Fermi-Dirac statistics = 페르미-디랙 통계 semi-twins: [[WpKo:페르미-디랙_통계]] [[WpEn:Fermi–Dirac_statistics]] == Fermi-Dirac distribution == [[페르미-디랙_분포,Fermi-Dirac_distribution]] ---- // tmp via https://m.blog.naver.com/pk4101/221574963482 일단 see [[페르미-디랙 함수,Fermi-Dirac_function]] 그래서 [[절대영도,absolute_zero]]일 때 (T = 0 K) $E>E_F$ 인 경우 - 페르미 에너지 초과인 경우 $f(E\gt E_F)=\frac1{1+\exp(+\infty)}=0$ (발견되지 않는다) $E $f(E)=\frac1{1+e^{(E-E_F)/kT}}$ 여기서 $k$ : [[볼츠만_상수,Boltzmann_constant]] $T$ : [[절대온도,absolute_temperature]] $E_F$ : [[페르미_에너지,Fermi_energy]] = 상태밀도, 상태밀도함수 = ''// note.txt [[상태밀도,state_density]] 섹션에 작성중.'' 상태밀도 density of states - DoS [[상태,state]] [[밀도,density]] [[분포,distribution]]?? aka 준위밀도함수? via https://edimecinevery.tistory.com/48 MKLINK [[에너지준위,energy_level]] [[VG:에너지준위,energy_level]] ---- WpKo:상태_밀도 http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?no=4467 Naver:상태밀도함수 Google:상태밀도함수 Up: 응집물질물리 = 일함수 work function = [[일함수,work_function]] or [[일함수,workfunction]] tbd. 기호: $\phi$ [[금속,metal]]에서 [[전자,electron]]를 떼어내는 데 드는 최소한의 [[에너지,energy]]. compare [[전자친화도,electron_affinity]] - [[VG:전자친화도,electron_affinity#s-2]](χ) = 접합 - junction / contact = [[접합,junction]] pn접합 -> 이 페이지 위쪽에. [[반도체공학,semiconductor_engineering#s-2]] M-S접합 Ohmic_contact Schottky_contact = random thermal motion (of electrons) = random_thermal_motion 여기선 [[전자,electron]] 얘기. in [[고체,solid]]? [[반도체,semiconductor]]? [[도체,conductor]]? $\frac12 mv_{\rm th}^2 = \frac32kT$ 이건 대략적인 근사식. 여기서 속도는 수많은 입자들의 평균. ''rel. [[randomness]], [[열,heat]] [[산란,scattering]] [[전자산란,electron_scattering]]'' thermal energy에 의함. ''QQQ heat energy와 동의어인가??'' [[절대영도,absolute_zero]]가 아니면 항상 이게 있음. ''([[VG:운동,motion]]의 brownian 아래에다 추가하려다 말았음)'' QQQ 위 brownian이랑 함께 [[random_motion]]? 아님 이게 brownian의 일종? 하지만 brown이랑 다른 거 : 이건 전기장 E가 있을 때는 전류가 흐르며 개개 전자는 thermal random motion을 하더라도 전체 평균적으로는 표동/유동 한다. rel. [[유동속도,drift_velocity]] // [[VG:유동속도,drift_velocity]] E에 의해 가속운동을 하다가 충돌이 일어나면 속도가 0이 되었다가... 를 반복한다. 단순화된 모델(?)에 따르면 평균속도는 유동속도와 같으며 이건 가속도 곱하기 tau. $v_{\rm avg}=v_{\rm drift} = a\tau$ $\tau$ : 충돌과 충돌 사이 평균 시간 - mean free time 16:00 암튼 전기장이 가해지면, 힘 $F=qE$ 이 생기며, 힘은 $F=ma$ 이고, 여기서 질량을 전자의 유효질량([[VG:유효질량,effective_mass]]) $m^*$ 이라 하면 $F=qE=m^*a$ 따라서 가속도는 $a=\frac{qE}{m^*}$ 그래서 drift_velocity 는 위에서 $a\tau$ 였으므로 $v_d=\frac{q\tau}{m^*}E$ $E$ 앞에 붙은 저게 전자의 [[이동도,mobility]]. // [[VG:이동도,mobility]] [[VG:전자이동도,electron_mobility]] $\mu=\frac{q\tau}{m^*}$ 위위 식을 다시 쓰면 $v_d=\mu E$ 그리고 [[전류밀도,current_density]] [[VG:전류밀도,current_density]] 도 보면 $J=qnv_d$ $J=qn\mu E$ 여기서 $qn\mu$ 는 [[컨덕티버티,conductivity]] [[VG:컨덕티버티,conductivity]]. $J=\sigma E$ 즉 일반화된 옴의 법칙. (curr. [[VG:옴_법칙,Ohm_s_law#s-1]]) 28m // 슬라이드 drift current due to electrons $v_{d,n}=-\frac{q\tau_n}{m_n^*}E=-\mu_n E$ $J_{drift,n}=-qnv_{d,n}=-qn(-\mu_n E)=q\mu_n nE=\sigma_n E$ drift current due to holes $v_{d,p}=\frac{q \tau_p}{m_p^*} E = \mu_p E$ $J_{drift,p} = qpv_{d,p} = qp(\mu_p E) =q\mu_p pE = \sigma_p E$ total drift current is $J_{drift}=J_{drift,n}+J_{drift,p}$ $=q(\mu_n n + \mu_p p)E$ $=(\sigma_p + \sigma_n)E$ $=\sigma E$ // 칠판 $J=qn\mu_n E + qp\mu_p E$ // via 박재형 https://kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1106251 1. 5:30~ = E-k diagram = E-k그림 E-k_diagram = Kronig-Penney model = 크로니히-페니 모델 [[에너지띠,energy_band]] [[띠틈,band_gap]] [[VG:크로니그-페니_모형,Kronig-Penny_model]] = 유효 질량 effective mass = Page exists at VG => [[VG:유효질량,effective_mass]] = 도핑 doping = [[도핑,doping]] rel. [[dopant]] doping : 반도체에 dopant를 주입하는 공정 과정. dopant : 반도체에 주입하는 [[불순물,impurity]]. [[고유반도체,intrinsic_semiconductor]]에 doping을 하면 불순물이 섞인 [[비고유반도체,extrinsic_semiconductor]]가 됨. = breakdown = 번역들: 항복 '절연 파괴' ... via kps. https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=breakdown 저기엔 (반도체 말고 다른분야이므로 참고만) 와해, 깨짐, ...의 번역도 있음. ... naver 영어사전 breakdown => https://en.dict.naver.com/#/search?query=breakdown&range=all syn? junction_breakdown .... breakdown 과 동의어? [[pn접합,p-n_junction]]에서 일어남??? electrical_breakdown ... " diode_breakdown - 필요?? transistor_breakdown 과 함께 필요? or del ok reverse_breakdown - [[역바이어스,reverse_bias]]에서 breakdown이 생성되므로... 이것도 syn? Sub: [[제너_항복,Zener_breakdown]] { mklink [[제너_다이오드,Zener_diode]] Zener_voltage Zener_breakdown_voltage Zener_breakdown_current [[제너_효과,Zener_effect]] } [[avalanche_breakdown]] (이상 둘이 [[reverse_bias]]에서 나타나는 중요한 두 가지.) 보이는 번역들: 사태 항복 애벌런치 항복 ... 사전 보니 미국식 영어발음은 avalanche 애벌랜치 에 가까운 ... 애벌랜치 항복 ... Naver:avalanche+breakdown tunneling_breakdown 터널링 항복? [[터널링,tunneling]] breakdown_voltage 항복전압 '절연 파괴 전압' ... via kps ... https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=breakdown curr at [[VG:다이오드,diode]] snapback_breakdown Twins: http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?no=4489